DE899308C - Regelungsvorrichtung fuer Kraftmaschinen - Google Patents

Regelungsvorrichtung fuer Kraftmaschinen

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DE899308C
DE899308C DES2448D DES0002448D DE899308C DE 899308 C DE899308 C DE 899308C DE S2448 D DES2448 D DE S2448D DE S0002448 D DES0002448 D DE S0002448D DE 899308 C DE899308 C DE 899308C
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DE
Germany
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piston
load
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rocker arm
control
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Expired
Application number
DES2448D
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English (en)
Inventor
Bror Henry Wenry Wetterstroem
Oscar Anton Wiberg
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SVENSKA TURBINFAB AB
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SVENSKA TURBINFAB AB
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    • GPHYSICS
    • G05CONTROLLING; REGULATING
    • G05DSYSTEMS FOR CONTROLLING OR REGULATING NON-ELECTRIC VARIABLES
    • G05D13/00Control of linear speed; Control of angular speed; Control of acceleration or deceleration, e.g. of a prime mover

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  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Automation & Control Theory (AREA)
  • Control Of Turbines (AREA)

Description

  • Regelungsvorrichtung für Kraftmaschinen Die Erfindung bezieht sich auf Regelungsvorrichtungen für Kraftmaschinen, bei denen die Gefahr einer plötzlichen Entlastung der Maschine vorliegt oder bei denen es erwünscht ist, einer plötzlichen starken Erhdhung .der Belastung Rechnung tragen zu können. Eine derartige Kraftmaschine ist beispielsweise ein Turbogenerator, dessen Turbine plötzlich ihre Belastung verlieren kann, falls der Unterbrecher des Generators aus irgendeiner Ursache den Generator von dem Netz abschaltet, an welches der Generator seine elektrische Energie abgibt. Da das Dampfzuführungsventil bei einer derartigen plötzlichen Entlastung der Turbine offen ist, wird sich die-durch den stets zugeführtenDampf in derMaschine erzeugteEnergie in eine gesteigerte Bewegungsenergie der umlaufenden Teile umwandeln, so daß die Drehzahl der Maschine schnell auf einen Höchstwert steigt, um dann wieder langsam abzunehmen indem- Maße, wie der Drehzahlregler der Maschine das Dampfzuführungsventil in die Leerlauflage einstellt. Diejenige Drehzahl, auf welcher die Maschine schließlich beharrt, ist höher als die Drehzahl, die die Maschine vor der Abschaltung hatte. Die somit erfolgte Änderung der Drehzahl entspricht dem Ungleichförmigkeitsgrad des Reglers.
  • Die augenblickliche Erhöhung der Drehzahl, die bei der Abschaltung eintritt, .kann bisweilen so groß werden, daß der beim Durchgehen der Maschine wirksame Regler in Wirkung tritt und die Maschine abstellt. Dies bedeutet einen großen Nachteil, da es meistens ziemlich lange dauert, ehe die Maschine auf das Netz wieder eingeregelt werden kann. Diese Verzögerung kann eine entsprechend lange Betriebsunterbrechung [bei den Kraftverbrauchern verursachen.
  • Der Zweck der Erfindung ist es, zu verhindern, daß die Turbine in derartigen Betriebsfällen ab-,gestellt wird, d. h. zu verhindern, daß die Drehzahl in solchem Maße zunimmt, daß der beim Durchgehen wirkende Regler ;in Wirkung tritt und ein Abstellen der Maschine verursacht. Da die Maschine also der Erfindung gemäß in Gang bleibt, kann sie schnell wieder auf die Phase des Netzes eingeregelt und belastet werden. Die Kraftverbraucher brauchen deshalb dem Übelstand längerer Betriebsunterbrechungen nicht ausgesetzt zu;werden.
  • Die Erfindung zeichnet sich .im wesentlichen dadurch aus, daß eine zu der Regelungsvorrichtung gehörige Drehzahlverstellvorrichtungdoppelte Steurungsmittel aufweist, und zwar einerseits eine für die normale Verstellung der Drehzahl wirkende, von Hand oder durch Motor angetriebene Steurungsvorrichtung und andererseits eine bei plötzlicher Herabsetzung oder plötzlicher Zunahme der Belastung selbsttätig in Wirkung tretende Steurungsvorrichtung zur Bewirkung einer schnellen Drosselung (etwa Unterbrechung) bzw. einer schnellen Vergrößerung der Treibmittelzufuhr zur Maschine.
  • In der Zeichnung stellt .als Ausführungsbeispiel Fig. i einen im wesentlichen schematischen senkrechten Schnitt einer Regelungsvorrichtung gemäß der Erfindung,dar; Fig. 2 zeigt einen ähnlichen Schnitt einer Abänderung; Fig.3 zeigt Kennlinien der Drehzahländerung mit und ohne Verwendung des Erfindungsgegenstandes.
  • Es bezeichnet in Fig. i die Bezugsziffer i eine Schnecke auf der Welle der nicht dargestellten Maschine, z. B. eines Turbogenerators, und 2 ist ein mit der Schnecke im Eingriff stehendes Schneckenrad. Das Schneckenrad sitzt fest auf dem hülsenähnlichen Träger 3 des Gehäuses 4 eines Zentrifugalreglers, der zur Überwachung der Drehzahl der Maschine dient. Die Pendelgewichte 5 im Innern des Gehäuses 4 wirken auf die durch die Hülse 3 frei hindurchgehende Spindel 6 .des Reglerschiebers 7. Der letztere verschiebt sich und dreht sich im Innern eines als ein verschiebbares, nicht aber drehbares Gehäuse ausgebildeten Rückstellungsschiebers B. Die beiden Schieber 7 und 8 überwachen gemeinsam die Verbindung zwischen einerseits den Ölzuleitungen 9 bzw. einem durch den untersten Teil des Schiebers 8 gebildeten Auslaß und andererseits einer Verbindungsleitung io, die zum Zylinder i i eines zur Steuerung des Dampfzuführungsventils 12 der Maschine (Turbine) dienenden Servomotors führt. Die Verbindung zwischen dem Kolben .des Servomotors und dem Ventilkörper 12 besteht im wesentlichen aus einem Winkelhebel 13, der um einen feststehenden Punkt schwenkbar und durch Lenkstangen mit dem Servomotorkolben bzw. dem. Ventilkörper verbunden -ist. Zwischen dem Winikethebel 13 und dem Rückstellungsschieber 8 besteht eine Rückstellungsverbindung, deren Hauptteil ein Schwinghebel 14 ist, ,der durch entsprechende Lenkstangen od. dgl. mit dem Winkelhebel 13 und dem Schieber 8 in Verbindung steht. Der Lagerungszapfen 15 des Schwinghebels 14 ist in senkrechter Richtung verschiebbar, um eine Verstellung der Drehzahl bewirken zu können. Eine Senkung des Zapfens bewirkt in der dargestellten Ausführung ein Herabschwenken .des linken Endes des Hebels, während das rechte Ende stillsteht"da es mit dem durch den Servomotor gesteuerten System verbunden ist. Beim Herabschwenken des linken Endes des Schwinghebels verschiebt sich der. Rückstellungsschieber 8 nach unten, was zur Folge hat, @daß dem Servomotorzylinder i i Drucköl zugeführt wird, so daß der Kolben des Servomotors nach rechts verschoben wird und ein größeres Öffnen .des Ventils 12 bewirkt. Wenn; dagegen der Zapfen 15 gehoben wird, :dann hebt sich das linke Ende des Schwinghebels, wodurch der Schieber 8 aufwärts verschoben wird und die Leitung io mit dem unteren, als Auslaß dienenden Teil des Schiebers ,8 in Verbindung setzt. Der Kolben des Servomotors i i verschiebt sich dabei nach links unter der Wirkung seiner Federbelastung und bewirkt eine Drosselung des Dampfzutrittes.
  • Der Zapfen 15 des Schwinghebels. 14 ist zwecks Erzielung seiner Auf- und Abwärtsverschiebung in einem kolbenähnlichen Gleitkörper 16 gelagert, der sich im Zylinder 17 auf und ab bewegen kann. Im oberen Teil .des Kolbens 16 ist das untere Ende einer Spindel 18 drehbar gelagert. Der mittlere, mit Schraubengewinde verseheneTeil ig der Spindel 18 greift in die Mutter 2o ein, die in einer oberen Kammer 2i des Zylinders 17 verschiebbar gelagert ist. Die Spindel 18 ragt außerhalb des Deckels des Zylinders 17 und trägt am oberen Ende ein Handrad 22. Der Kolben 16 ruht auf einer unten im Zylinder 17 gelagerten Schraubenfeder 23, die bestrebt ist, den Kolben,16 nach oben zu verschieben. Für gewöhnlich ruht die Mutter 2o auf der den Boden der Kammer 21 dargestellten Zwischenwand 24 des Zylinders 17 und wird ,in dieser Lage durch ein Sperrglied 25 gehalten. In der dargestellten Ausführung besteht das Sperrglied 25 aus einem Segment des Lagerungszapfens eines Hebels 26, dessen äußeres Ende mit dem auf und ab beweglichen Anker eines Elektromagneten 27 verbunden ist. Es sei angenommen, daß der Elektromagnet für gewöhnlich erregt ist und in erregtem Zustand das Sperrglied 25 in wirksamer Lage hält. Selbstverständlich kann die Anordnung auch .derart sein, d.aß .der Elektromagnet fürgewöhnlich, d. h. in der wirksamen Lage des Gliedes 25, stromlos ist. Der Stromkreis des Elektromagneten wird vorzugsweise durch die zur Erzielung,der Ein- und Ausschaltung der Belastung der Maschine dienenden Mittel gesteuert. In dem angenommenen Fall, da die Maschine aus einem Turbogenerator besteht, wird der Stromkreis des Elektromagneten somit durch den Unterbrecher des Turbogenerators überwacht, und zwar so, daß der Elektromagnet in demselben Augenblick erregt wird, in dem die Maschine von dem Netz abgeschaltet wird.
  • Solange die Mutter durch das .Sperrglied 25 in der -dargestellten Lage gesperrt gehalten bleibt, erfolgt die Einstellung des Zapfens 15 des Schwinghebels 16 durch Drehung des Handrades 22. Wenn aber aus irgendeiner Ursache die Maschine plötzlich entlastet wird, wie z. B. dadurch, daß sie vom Netz abgeschaltet wird, erhält der Elektromagnet Strom, zieht seinen Anker an und eritrieäelt die Mutter 2o. In demselben. Augenblick verschiebt die Feder 2@3 den Kolben 16 mit dem Zapfen 15 und der Spindel 18 nebst der Mutter 2o aufwärts soweit wie möglich, d. h. im dargestellten Fall bis die Mutter 2o auf den Deckel des Zylinders 17 auftrifft. Hierdurch bewirkt .der Schwinghebel 14 eine entsprechend schnelle Aufwärtsverschiebung des Schiebers 8, so daß der Servomotor i i mit dem Auslaß in; Verbindung gesetzt wird und den Dampfzutritt zur Turbine durch Schließen des Ventils 12 unterbricht. Die Maschine wird somit abgestellt, ehe sie eine gesteigerte Drehzahl angenommen hat. Eine Inbetriebsetzung der Maschinen und Ein, regelun.g .derselben auf .die Phase des Netzes kann dann unmittelbar nach erfolgtem Wiedereinschalten der Belastung bewirkt werden.
  • Fig. 2 stellt eine Abänderung der Drehzahlverstellvorrichtung dar, die dann in Betracht kommt, wenn man mit unveränderter Ausführung des Drehzahlreglers die Einschaltung einer großen Belastung schnell zu bewirken, wünscht. In diesem Fall wirkt die Feder 23 .auf das obere Ende des Kolbens 16, und das Sperrglied 25 hält die verschiebbar gelagerte Mutter 20 in ihrer oberen Endlage in der Kammer 21. Es sei angenommen, daß der Magnet 27 bei der betreffenden starken Erhöhung der Belastung erregt bzw. stromlos wird und dabei den Hebel 26 derart schwenkt, daß das-Sperrglied 25 die Mutter 20 freigibt. Die Feder 23 kann da den Kolben 16 nebst der Steuerspindel 18 und Mutter zo abwärts verschieben, und zwar so weit, wie die Verhältnisse es zulassen. Der Rückstellungsschieber 8 wird hierdurch in eine entsprechende untere Lage eingestellt und bewirkt eine Zuführung von Drucköl nach dem Servomotor i i, die genügend ist, um ein der größeren Belastung entsprechendes Öffnen des Ventils 12 hervorzurufen.
  • Durch eine Kombination dieser Anordnung mit derjenigen der Fig..i wird dafür gesorgt, daß eine schnelle Verstellung des Dampfzutrittes sowohl bei einer plötzlichen starken Herabsetzung der Belastung als auch bei einer plötzlichen starken Erhöhung der Belastung erfolgt.
  • In Fig. 3 bezeichnet a die Kennlinie .der Änderung der Drehzahl bei einer starken Belastungsänderung, wenn die erfindungsgemäße Einrichtung vorhanden ist, während b die Kennlinie der Änderung der Drehzahl bei einer ähnlichen Belastungsänderung ohne diese Einrichtung erkennen läßt. Es bezeichnet N die Drehzahl und T die Zeit.

Claims (4)

  1. PATENTANSPRÜCHE: i. Regelungsvorrichtung für Kraftmaschinen mit einer ,auf das für ,die Steuerung der TreibmittelzufÜhrdienende Reglergestänge wirkenden Drehzahlverstellvorrichtung, dadurch gekennzeichnet, daß die Drehz.ahlverstellvorrichtung neben den üblichen von Hand oder Motor betriebenen Stellgliedern (18-22) eine bei plötzlicher Belastungsänderung der Kraftmaschine ansprechende Schnellsteuerung. mit selbsttätig auslösendem Sperrglied (25-27) besitzt.
  2. 2. Regelungsvorrichtung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Drehzahlverstellvorrichtung einen Schwinghebel (14) mit senkrecht zu seiner Achse verschiebbar gelagertem Tragzpafen (15) enthält, durch dessen Verschiebung in der einen Richtung eine Vergrößerung und in. der anderen Richtung eine Herabsetzung der Treibmittelzufu'hr bewirkt wird.
  3. 3. Regelungsvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, :daß &-r Zapfen (15) .des Schwinghebels (14) in einem hin und her verschiebbaren Kolben (16) ,gelagert ist, der mit einer von Hand oder durch den Motor angetriebenen Einrichtung (18-22) zur allmählichen Verschiebung des Kolbens und ferner mit einer in der einen Richtung, und zwar entweder zur Vergrößerung oder Herabsetzung der Treibmittelzufuhr wirkenden Federbelastung (23) zum Herbeiführen einer schnellen Verschiebung des Kolbens (16) in der betreffenden Richtung sowie mit Sperrgliedern (25, 26) zum Festhalten des Kolbens gegen die Wirkung der Federbelastung versehen ist.
  4. 4. Regelungsvorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Sperrglieder (25, 26) auf elektrischem Wege betätigt werden können, vorzugsweise mit Hilfe von durch die Ein- und Ausschaltung der Belastung der Maschine gesteuerten Einrichtungen bewegbaren Mitteln(27)-5. Regelungsvorrichtung nach Anspruch i bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die von Hand oder durch den Motor betätigten Steuerungsmittel .des Kolbens aus einer Schraubenspindel (18, 19) und einer damit im Eingriff stehenden, verschiebbar gelagerten Mutter (2o) bestehen, die für ,gewöhnlich durch ein Sperrglied (25) gegen Verschiebung gesichert ist und bei ihrer Entriegelung zufolge einer plötzlichen starken Änderung der Belastung die Federbelastung (23) in den Stand setzt, ,eine schnelle Verschiebung des den Zapfen (15) des Schwinghebels (14) tragenden Kolbens (16) zu bewirken.
DES2448D 1943-11-10 1943-11-10 Regelungsvorrichtung fuer Kraftmaschinen Expired DE899308C (de)

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